STEM 教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與探究

【摘要】在新課程改革背景下，STEM教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐不斷滲透，并在教育工作者的探究下形成了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本文首先對(duì)STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐的意義進(jìn)行分析，說明實(shí)踐與探究的重要性;然后，結(jié)合小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)案例，結(jié)合探究性學(xué)習(xí)模式分析STEM教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐途徑，希望歸納出一定的教學(xué)模式或活動(dòng)流程，為STEM教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】STEM教育理念? 小學(xué)數(shù)學(xué)? 教學(xué)設(shè)計(jì)? 實(shí)踐探究

【中圖分類號(hào)】G623.5 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）41-0165-02

一、引言

隨著課程改革的深入STEM教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐也不斷推進(jìn)，學(xué)生在實(shí)踐探究中也獲得了新的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、數(shù)學(xué)（Mathematics）、工程（Engineering）四門學(xué)科首字母的縮寫。該教育理念強(qiáng)調(diào)通過整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科、多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)與技能，在傳統(tǒng)上相互分離、各成體系的學(xué)科中間建立一座溝通的橋梁，使學(xué)生學(xué)習(xí)的分專業(yè)的、零碎的知識(shí)變成一個(gè)相互聯(lián)系、相互統(tǒng)一的整體，讓他們能夠從完整、系統(tǒng)的視角去認(rèn)識(shí)社會(huì)，世界認(rèn)識(shí)。

二、STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐的意義

STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐，主要是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，以解決某一實(shí)際的數(shù)學(xué)問題為目標(biāo)，以引起學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)發(fā)展的一種新型的課程形態(tài)。

與傳統(tǒng)以教材中理論教學(xué)為主的教育理念相比，STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐的意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，有利于引導(dǎo)學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，完善學(xué)生的知識(shí)體系。根據(jù)STEM教育理念要求，學(xué)生圍繞生活中真實(shí)存在的數(shù)學(xué)問題，需要運(yùn)用科學(xué)技術(shù)，了解科學(xué)技術(shù)運(yùn)用的原理和方法，需要了解工程項(xiàng)目推進(jìn)的系統(tǒng)性步驟，需要深入分析數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，這樣則可以實(shí)現(xiàn)“從生活走向數(shù)學(xué)，從數(shù)學(xué)走向社會(huì)”，為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展構(gòu)建知識(shí)體系。第二，有利于引導(dǎo)學(xué)生展開動(dòng)手實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。在解決數(shù)學(xué)問題的過程中，需要涉及到觀察、推理、收集、整理、分析信息等一系列的知識(shí)和技能，學(xué)生打破了從知識(shí)到知識(shí)的循環(huán)，在實(shí)踐中探索切實(shí)可行的解決方案，因此有效鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力。第三，有利于激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度。實(shí)踐探究的過程需要客觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，需要堅(jiān)持不懈的意志品質(zhì)，也需要團(tuán)隊(duì)合作的思想精神等等，而學(xué)生身處于實(shí)踐探究過程之中，會(huì)潛移默化地調(diào)整自身的情感態(tài)度、價(jià)值觀念，實(shí)現(xiàn)健康發(fā)展。

三、STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐與探究策略

STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐主要以探究性學(xué)習(xí)的模式展開，接下來本文就以人教版六年級(jí)下冊(cè)《比例》一課為例，分析實(shí)踐探究模式的實(shí)現(xiàn)策略：

第一，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題。問題是啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐探究動(dòng)機(jī)的重要驅(qū)動(dòng)力。小學(xué)數(shù)學(xué)所涉及到的數(shù)學(xué)問題和數(shù)學(xué)知識(shí)都是與生活實(shí)際密切相關(guān)的，為了全面提高小學(xué)階段學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生密切地觀察生活并且從生活中發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題。在《比例》一課開始前，教師在完成基礎(chǔ)知識(shí)講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究比例的應(yīng)用的過程中，組織了實(shí)踐活動(dòng)。在活動(dòng)中，教師為學(xué)生構(gòu)建情境：我們?cè)趯W(xué)習(xí)地理知識(shí)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)看到一些關(guān)于湖泊面積的資料，如洞庭湖面積2820平方千米、太湖面積為2338.1平方千米等等。對(duì)于規(guī)則圖形面積的計(jì)算我們并不陌生，但是，從地圖上可以看到這些湖泊的面積并不規(guī)則，那么這些湖泊的面積是怎么測(cè)量出來的呢？六年級(jí)學(xué)生已經(jīng)具備了一定的數(shù)學(xué)與地理知識(shí)基礎(chǔ)，不難想到要想測(cè)量湖泊的面積需要地圖、比例尺。教師由此為學(xué)生提供了當(dāng)?shù)啬骋缓吹牡貓D，比例尺約為1∶10000，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：如何計(jì)算湖泊的面積？在提出問題后，學(xué)生能夠從心理層面提升探究問題，尋找答案的動(dòng)機(jī)，同時(shí)也為后續(xù)探究活動(dòng)的有序開展提供方向。

第二，設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)。在提出問題的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生交流解決問題的思路，引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)知識(shí)技術(shù)手段以及數(shù)學(xué)方法設(shè)計(jì)活動(dòng)方案。學(xué)生在課堂上認(rèn)真聽講是知識(shí)輸入的一個(gè)環(huán)節(jié)，而教師設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)就是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)輸出的環(huán)節(jié)。這兩個(gè)過程同等重要，大多數(shù)教師只注重課堂上的知識(shí)講授，而忽視了學(xué)生實(shí)踐探究的過程。而學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中就會(huì)熟練知識(shí)的應(yīng)用，使數(shù)學(xué)思維得到拓展。設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，在“如何計(jì)算這一湖泊的面積？”這一問題的驅(qū)動(dòng)下，教師首先將學(xué)生分成不同的學(xué)習(xí)小組，并鼓勵(lì)學(xué)生開展頭腦風(fēng)暴。學(xué)生在沒有任何約束條件限制的情況下發(fā)表觀點(diǎn)、交流想法，提出了各種方法，例如有的學(xué)生提出拼接、割補(bǔ)的方法將湖泊面積轉(zhuǎn)化為規(guī)則圖形進(jìn)行計(jì)算;有的學(xué)生嘗試替代法，用薏米將地圖上的湖泊鋪滿，再把這些薏米鋪成規(guī)則的圖形，然后進(jìn)行計(jì)算等等。這些方法都具有一定的科學(xué)性與可行性，教師鼓勵(lì)各組學(xué)生根據(jù)自己想到的方法，選擇材料，設(shè)計(jì)實(shí)踐步驟。最后，教師指導(dǎo)各組學(xué)生進(jìn)行分工，根據(jù)實(shí)踐活動(dòng)開展的需要發(fā)揮各自的功能，共同構(gòu)建探究環(huán)境。

第三，拓展活動(dòng)，探求新的實(shí)踐方法。這一環(huán)節(jié)是對(duì)活動(dòng)設(shè)計(jì)方案的具體實(shí)施，同時(shí)拓展學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)技術(shù)，體驗(yàn)更有效的實(shí)踐方案。在這一過程中為保證學(xué)生對(duì)實(shí)踐過程的真實(shí)體驗(yàn)，教師應(yīng)該注重對(duì)探究學(xué)習(xí)環(huán)境的管理和維護(hù)，以及對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力和合作的科學(xué)精神的培養(yǎng)，促使學(xué)生在科學(xué)方法的指導(dǎo)下展開測(cè)量與計(jì)算活動(dòng)。在《比例尺》的教學(xué)活動(dòng)中，教師認(rèn)可了學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)形成的活動(dòng)方法。而為了拓展學(xué)生視野，融入科學(xué)、技術(shù)等元素，教師又引入了新的方法——利用scratch軟件，計(jì)算不規(guī)則圖形面積。在介紹這一新的方法時(shí)，教師順應(yīng)學(xué)生認(rèn)知思路提問，幫助學(xué)生理解“通過大量重復(fù)試驗(yàn)，頻率約等于概率”，并回歸到問題，引導(dǎo)學(xué)生利用軟件，通過測(cè)試頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)面積的計(jì)算。在實(shí)踐中，教師將學(xué)生進(jìn)行編號(hào)，要求各組學(xué)生根據(jù)活動(dòng)要求，分析數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算;最后各組匯報(bào)計(jì)算過程。這樣的實(shí)踐過程是學(xué)生體驗(yàn)不同解決方案的過程，也是學(xué)生親身參與實(shí)踐的過程。教師在實(shí)踐中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的組織引導(dǎo)，提高學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)開展的效果。

第四，給出實(shí)際解決方案。在教學(xué)實(shí)踐中，教師引導(dǎo)學(xué)生最終給出解決問題的方案，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建生成性問題，結(jié)合生活實(shí)際，在生活中進(jìn)行具體運(yùn)用實(shí)踐。這樣可以升華學(xué)生對(duì)STEM教育下的小學(xué)科學(xué)在生活中的應(yīng)用理解，將STEM教育理念和小學(xué)數(shù)學(xué)融合，促進(jìn)學(xué)生更加積極地面對(duì)生活中的實(shí)際問題，并采用科學(xué)合理的方法探究解決方案。在計(jì)算湖泊面積的過程中，各組學(xué)生分別給出答案，運(yùn)用轉(zhuǎn)化方法的小組，根據(jù)比例上1厘米大約表示實(shí)際0.1千米，最后計(jì)算的湖泊面積接近1.4 平方千米。利用scratch軟件的學(xué)生，根據(jù)軟件輸入x、y的參數(shù)，以及投擲的次數(shù)，通過程序操作，完成對(duì)湖泊形狀的建構(gòu)，最后根據(jù)軟件中圓點(diǎn)落在湖泊上的次數(shù)與試驗(yàn)總次數(shù)比得出頻率，進(jìn)而由此估算湖泊的面積約為1.38平方千米。學(xué)生在差異化的體驗(yàn)中也經(jīng)歷了解決問題的過程，鍛煉了解決問題的能力。

第五，反思活動(dòng)過程。這一階段主要是對(duì)學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)以及反饋，以維持教學(xué)實(shí)踐的進(jìn)行，并促進(jìn)教學(xué)工作的改善。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，STEM教育理念的滲透雖然引起了教育工作者的關(guān)注，但是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的問題依然比較突出，而這就需要教師對(duì)實(shí)踐工作不斷反思，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷完善實(shí)踐模式。在《比例》一課的實(shí)踐探究中，教師經(jīng)過學(xué)生的實(shí)踐過程，發(fā)現(xiàn)課程的研究已經(jīng)打破了數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)的界限，引入了科學(xué)、技術(shù)，因此，較為充分地體現(xiàn) STEM的理念;學(xué)生在實(shí)踐探究中需要回顧比例的相關(guān)知識(shí)，還需要探究理解概率與頻率的聯(lián)系，理解scratch在估測(cè)圖形面積中的工作原理，而必然會(huì)豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，提高學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)以及工程知識(shí)的體驗(yàn);在實(shí)踐中，教師引導(dǎo)學(xué)生分組合作，并采用多種解題策略和途徑，這樣有效拓展了學(xué)生的思路，也增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)凝聚力;通過這樣的評(píng)價(jià)和反思，教師能夠及時(shí)總結(jié)反饋實(shí)踐過程，及時(shí)掌握數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中出現(xiàn)的問題并著手解決，進(jìn)而不斷改善教學(xué)質(zhì)量。

四、結(jié)束語

總之，在STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)注重學(xué)生的實(shí)踐與探究，在教學(xué)指導(dǎo)中，教師啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)學(xué)問題，然后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，接下來，組織實(shí)踐活動(dòng)、反思實(shí)踐活動(dòng)，最后形成實(shí)際解決方案。這樣的教學(xué)實(shí)踐過程契合學(xué)生探究學(xué)習(xí)的需要，對(duì)于學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義。

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作者簡(jiǎn)介：

嚴(yán)天新（1978年4月-），男，漢族，甘肅武威人，本科學(xué)歷，二級(jí)教師，研究方向：信息技術(shù)在小學(xué)學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。